Τι είναι το Nucleolus;

Οπυρήνας είναι ένα μικρότερο οργανίδιο που βρίσκεται στον πυρήνα των ευκαρυωτικών κυττάρων. Ο πυρήνας αποτελείται από συλλογές DNA, RNA και διάφορες πρωτεΐνες. Τα συστατικά που αποτελούν τον πυρήνα συγκεντρώνονται γύρω από περιοχές γνωστές ως πυρήνες ή οργανωτικές περιοχές. Ο πυρήνας δεν οργανώνει απλώς το RNA και το DNA, αλλά χρησιμεύει επίσης ως τόπος δημιουργίας ριβοσωμάτων.

Μια πιο προσεκτική ματιά στον πυρήνα

Στο πλαίσιο της βιολογίας, οι δύο κύριοι τύποι κυττάρων είναι τα ευκαρυωτικά κύτταρα και τα προκαρυωτικά κύτταρα. Οι διαφορές μεταξύ των δύο ειδών κυττάρων είναι αρκετά αξιοσημείωτες ώστε να αξίζουν το δικό τους άρθρο, αλλά μία από τις σημαντικότερες διαφορές είναι ότι τα προκαρυωτικά κύτταρα δεν έχουν πυρήνα, μόνο τα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν πυρήνα. Στην πραγματικότητα, μόνο τα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν πυρήνα. Ο πυρήνας αναφέρεται συχνά ως ο εγκέφαλος του κυττάρου και είναι μια δομή που συνδέεται με τη μεμβράνη που περιέχει τις γενετικές/κληρονομικές πληροφορίες του κυττάρου και ελέγχει την ανάπτυξη και την αναπαραγωγή του κυττάρου.

Όλα τα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν πυρήνα, που σημαίνει ότι τόσο τα φυτικά όσο και τα ζωικά κύτταρα έχουν πυρήνα και πυρήνα. Ο πυρήνας είναι ένα μικρότερο οργανίδιο ή υποοργανίδιο του πυρήνα. Ο πυρήνας είναι μια μικρή στρογγυλή δομή που αποτελείται από πρωτεΐνη DNA και RNA. Ο πυρήνας εμπλέκεται στην παραγωγή ριβοσωμάτων και εμπλέκεται επίσης στη δημιουργία ριβοσωμικού RNA. Ο πληθυντικός των πυρήνων είναι πυρήνες και οι πυρήνες μπορεί να ποικίλλουν σε αριθμό εντός ενός κυττάρου, με ένα κύτταρο να έχει μόνο έναν ή πολλούς πυρήνες. Οι πυρήνες σχηματίζονται γύρω από περιοχές που αναφέρονται ως περιοχές οργανωτή πυρήνων, οι οποίες αποτελούν μέρος των χρωμοσωμάτων του κυττάρου. Η περιοχή που συγκρατεί τον πυρήνα μαζεύει τον πυρήνα αμέσως μετά τη διαίρεση του πυρήνα μέσα στο κύτταρο. Ο πυρήνας έχει στην πραγματικότητα πολλές άλλες δομές που υπάρχουν μέσα του, με τον πυρήνα να είναι μόνο μία από αυτές.

Το ριβοσωμικό RNA συντίθεται εντός του πυρήνα και επεξεργάζεται με τη βοήθεια ριβοσωμικών πρωτεϊνών. Για το λόγο αυτό, ο πυρήνας αναφέρεται συχνά ως εργοστάσιο ριβοσωμάτων. Ο ίδιος ο πυρήνας μπορεί να χωριστεί σε τρία διαφορετικά μέρη. Το πρώτο τμήμα του πυρήνα είναι γνωστό ως το πυκνό ινιδικό συστατικό, ενώ το δεύτερο τμήμα του πυρήνα είναι το ινιδιακό κέντρο. Τέλος, το τρίτο τμήμα του πυρήνα αναφέρεται ως κοκκώδη συστατικά.

Υπάρχει η υποψία ότι η πολυστρωματική φύση του πυρήνα είναι αποτέλεσμα μιας εξελικτικής διαδικασίας που οδηγεί στο να γίνουν οι αναμνιώτες αμνιώτες. Η διαγονιδιακή περιοχή του DNA έγινε πιο περίπλοκη και εξαιτίας αυτού το αρχικό ινιδικό συστατικό χωρίστηκε σε διαφορετικές περιοχές που αποτελούν τα ινώδη κέντρα και τα πυκνά ινώδη συστατικά.

Λειτουργία του πυρήνα

Η κύρια λειτουργία του πυρήνα είναι να βοηθά στη ρύθμιση των κυτταρικών λειτουργιών και στον έλεγχο των συναλλαγών των πρωτεϊνών μέσα στο κύτταρο. Ο πυρήνας δεν είναι δεσμευμένος στη μεμβράνη, γεγονός που τον βοηθά να συγκρατεί ριβοσώματα που τα ίδια περιέχουν ριβονουκλεϊκό οξύ. Για το λόγο αυτό, μια άλλη κύρια λειτουργία του πυρήνα είναι να βοηθά στην παραγωγή ριβοσωμάτων, συναρμολογώντας τα από τα συστατικά μόρια. Ο πυρήνας χρησιμεύει επίσης ως σημείο εναιώρησης για μικρότερα οργανίδια εντός του πυρήνα του κυττάρου.

Ο πυρήνας έχει άφθονες ποσότητες RNA μέσα του και ο μεγάλος αριθμός μορίων σε αυτόν βοηθά τον πυρήνα να διατηρήσει το σχήμα και τη δομή του. Ο πυρήνας έχει και άλλες λειτουργίες, όπως να βοηθά στη μεταφορά ιόντων και μορίων που χρειάζεται το κύτταρο, όπως ουσίες απαραίτητες για τον μεταβολισμό των κυττάρων.

Ανάμεσα στα εσωτερικά μέρη του πυρήνα και του πυρηνοπλάσματος, υπάρχει μια αδιάλειπτη αλυσίδα μεταφοράς που διατρέχει ένα μακρύ σύστημα πυρηνικών διόδων. Αυτά τα περάσματα αφήνουν τα μακρομόρια να κινούνται σε όλο τον πυρήνα. Επειδή ο πυρήνας εμπλέκεται στην παραγωγή ριβοσωμάτων και έχει στενή σχέση με τη χρωμοσωμική ύλη του κυττάρου, η δυσλειτουργία του πυρήνα υποπτεύεται ότι συνδέεται με την ανάπτυξη διαφόρων ασθενειών και διαταραχών.

Άλλα μέρη του πυρήνα

Πυρηνική μεμβράνη

Η πυρηνική μεμβράνη διαχωρίζει το εσωτερικό του πυρήνα από το κυτταρόπλασμα και τα υπόλοιπα οργανίδια του κυττάρου. Οι πόροι εντός του πυρηνικού φακέλου/πυρηνικής μεμβράνης παίζουν σημαντικό ρόλο στη μεταφορά υλικών εμπρός και πίσω μεταξύ του κυτταροπλάσματος και του πυρήνα. Το πυρηνικό περίβλημα εμπλέκεται με τη ρύθμιση της νουκλεοκυτταροπλασματικής εναλλαγής και την οργάνωση της δραστηριότητας γονιδιακής δράσης του κυτταροπλάσματος. Η πυρηνική μεμβράνη ονομάζεται μερικές φορές και καρυόθηκα.

Πυρηνικό Υγρό

Μέσα στον πυρήνα υπάρχει μια ομοιογενής μήτρα που εμφανίζεται κατά τη διάρκεια της ενδιάμεσης φάσης, κατασκευασμένη από μια ημιστερεή, μια διαφανή ουσία που αναφέρεται ως καρυόλυμφος ή πυρηνικός χυμός. Αυτό το υγρό έχει πολλά σωματίδια που επιπλέουν μέσα του, κυρίως πρωτεϊνούχο υλικό, και ο πυρηνικός χυμός είναι η κύρια περιοχή όπου λαμβάνει χώρα η ενζυμική δραστηριότητα. Κατά τα διάφορα στάδια της κυτταρικής διαίρεσης, ο πυρηνικός χυμός αποκτά διαφορετική εμφάνιση. Επίσης, πίστευε ότι η συσκευή της ατράκτου στα φυτά σχηματίζεται με τη βοήθεια της καρυολύμφου.

Πυρηνικά συστατικά

Εκτός από την πυρηνική μεμβράνη και τον πυρηνικό χυμό, ο πυρήνας έχει DNA, RNA, ορισμένες οργανικές ενώσεις φωσφόρου, δύο διαφορετικούς τύπους πρωτεϊνών, διάφορα λιπίδια και ανόργανες ενώσεις όπως το αλάτι. Η ποσότητα του DNA και του RNA στον πυρήνα θα ποικίλλει μεταξύ των διαφορετικών τύπων κυττάρων. Τα ένζυμα στον πυρήνα περιλαμβάνουν εκείνα που είναι απαραίτητα για τον αναερόβιο μεταβολισμό και για τη δημιουργία φωσφορικών αλάτων υψηλής ενέργειας. Οι πρωτεΐνες που βρίσκονται στον πυρήνα περιλαμβάνουν δομικές πρωτεΐνες, νουκλεοπρωτεΐνες και ένζυμα.

Άλλα μέρη του κελιού

Ριβοσώματα

Τα ριβοσώματα μπορούν να βρεθούν σε ένα ευρύ φάσμα κυττάρων και είναι υπεύθυνα για την παραγωγή πρωτεϊνών. Αυτό επιτυγχάνεται με χαρτογράφηση των κατευθύνσεων για μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη σε αγγελιοφόρο RNA ή mRNA. Το mRNA στη συνέχεια μετακινείται στο ριβόσωμα με RNA μεταφοράς (tRNA). Τα δεδομένα που κωδικοποιούνται στο RNA χρησιμοποιούνται στη συνέχεια για να τεθούν τα αμινοξέα στη σωστή σειρά/αλληλουχία, δημιουργώντας τη σωστή πρωτεΐνη. Μπορεί να παρατηρηθεί ότι τα ριβοσώματα κινούνται γύρω στο κυτταρόπλασμα ενός κυττάρου ή ενώνονται με τμήματα του τραχιού ενδοπλασματικού δικτύου.

Ενδοπλασματικό Δίκτυο

Το ενδοπλασματικό δίκτυο χωρίζεται σε δύο διαφορετικά τμήματα – το λείο ενδοπλασματικό δίκτυο και το τραχύ ενδοπλασματικό δίκτυο. Το τραχύ ενδοπλασματικό δίκτυο ονομάζεται «τραχύ» επειδή καλύπτεται από ριβοσώματα, ενώ το λείο ενδοπλασματικό δίκτυο στερείται ριβοσωμάτων. Και οι δύο εκδοχές του ενδοπλασματικού δικτύου αποτελούνται από σάκους που ονομάζονται cisternae, παρατεταγμένοι σε ένα μακρύ, τυλιγμένο δίκτυο. Η λειτουργία του ακατέργαστου ενδοπλασματικού δικτύου είναι να συνθέτει πρωτεΐνες με τα ριβοσώματα που είναι συνδεδεμένα σε αυτό, ενώ ο ρόλος του ομαλού ER είναι να διασπά τοξικές ουσίες στο κύτταρο, καθιστώντας αυτές τις ουσίες αδρανείς και αβλαβείς.

Μιτοχόνδρια

Τα μιτοχόνδρια αναφέρονται συχνά ως «η δύναμη του κυττάρου», καθώς είναι υπεύθυνα για τη δημιουργία της ενέργειας που θα χρησιμοποιήσει το κύτταρο για διάφορες λειτουργίες. Τα μιτοχόνδρια παράγουν τριφωσφορική αδενοσίνη ή ATP, που είναι ο τύπος ενέργειας που μπορεί να χρησιμοποιήσει το κύτταρο. Το ATP δημιουργείται με τη διάσπαση των σακχάρων και των λιπών, τα οποία εισέρχονται στον οργανισμό μέσω της κατανάλωσης τροφής. Η ζάχαρη και το οξυγόνο μετατρέπονται σε ATP μέσω της διαδικασίας της κυτταρικής αναπνοής. Η κυτταρική αναπνοή είναι μια πολύ πιο αποτελεσματική μέθοδος παραγωγής ενέργειας από την αναερόβια αναπνοή, η οποία είναι μια μέθοδος παραγωγής ενέργειας χωρίς οξυγόνο.

Σώμα Golgi

Το σώμα Golgi είναι μια δομή που είναι υπεύθυνη για τη διευκόλυνση της μεταφοράς πρωτεϊνών, την τοποθέτηση πρωτεϊνών σε κυστίδια για μεταφορά. Το σώμα Golgi αναφέρεται μερικές φορές ως σύμπλεγμα Golgi ή συσκευή Golgi. Το σώμα Golgi είναι υπεύθυνο για την αναδίπλωση των πρωτεϊνών και τη διαλογή αυτών των πρωτεϊνών, διασφαλίζοντας ότι οι πρωτεΐνες θα σταλούν στον σωστό προορισμό. Για το λόγο αυτό, το σώμα του Golgi μερικές φορές λέγεται ότι είναι το ταχυδρομείο του κελιού.

Φυσίκια

Τα κυστίδια είναι μικρές σφαίρες που μεταφέρουν διάφορα υλικά γύρω από το κύτταρο, μετακινώντας πρωτεΐνες και άλλες απαραίτητες ενώσεις σε ένα οργανίδιο από ένα άλλο οργανίδιο. Τα κυστίδια μπορούν να βρεθούν σε πολλά διαφορετικά μεγέθη και σχήματα, ενώ υπάρχουν ακόμη και κυστίδια που εξυπηρετούν συγκεκριμένες, εξειδικευμένες λειτουργίες. Αυτά τα εξειδικευμένα κυστίδια ονομάζονται λυσοσώματα και είναι υπεύθυνα για τη διάσπαση των κυτταρικών μερών, απελευθερώνοντας τα συστατικά τους μέρη, έτσι ώστε τα μέρη να μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία νέων κυτταρικών μερών. Τα λυσοσώματα λειτουργούν επίσης για τη διάσπαση των μακρομορίων. Επειδή το κυτταρικό τοίχωμα που βρίσκεται στα φυτικά κύτταρα κρατά έξω το ξένο υλικό, τα φυτικά κύτταρα συνήθως στερούνται λυσοσωμάτων. Επιπλέον, τα κυστίδια συνδέονται μεταξύ τους για να δημιουργήσουν τη διπλοστοιβάδα φωσφολιπιδίων που περιβάλλει το κύτταρο.

Κυτταρική μεμβράνη

Η κυτταρική μεμβράνη, που μερικές φορές ονομάζεται πλασματική μεμβράνη, είναι η δομή που είναι υπεύθυνη για το διαχωρισμό του εσωτερικού του κυττάρου από τον έξω κόσμο. Η κύρια λειτουργία της πλασματικής μεμβράνης είναι να προστατεύει τα οργανίδια του κυττάρου από επιβλαβή μόρια στη γύρω περιοχή. Η κυτταρική μεμβράνη λέγεται ότι είναι «επιλεκτικά διαπερατή» που σημαίνει ότι ορισμένες ουσίες μπορούν να περάσουν από μέσα ενώ άλλες όχι. Η κυτταρική μεμβράνη είναι κατασκευασμένη από μια διπλή στοιβάδα φωσφολιπιδίων, με τα φωσφολιπίδια να έχουν δύο μέρη - μια ουρά που αποφεύγει/απωθεί το νερό και μια κεφαλή που αγαπά/δέχεται το νερό. Τα φωσφολιπίδια ενώνονται μεταξύ τους σε ένα στρώμα που βλέπει την αντίθετη κατεύθυνση από ένα άλλο στρώμα φωσφολιπιδίου, με αποτέλεσμα τα εξωτερικά και των δύο στρωμάτων να είναι υδρόφιλα/υδατοφιλικά και η εσωτερική περιοχή να είναι υδρόφοβη/αποφυγή του νερού. Αυτή η διπλή στιβάδα έχει μικρούς πόρους μέσα της που επιτρέπουν σε εγκεκριμένες ουσίες να κινούνται εμπρός και πίσω μέσα από αυτήν, διατηρώντας παράλληλα τις επιβλαβείς ουσίες έξω.